optimisation des performances d`une fibre optique dopee a l`erbium

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR
ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE MENTOURI DE CONSTANTINE
FACULTE DES SCIENCES DE L’INGENIEUR
DEPARTEMENT D’ELECTRONIQUE
N° d’Ordre :…………..
Série :………………...
MEMOIRE DE MAGISTER
Présenté Par
Mr. GHOUMAZI MEHDI
Option : optique
THEME
OPTIMISATION DES PERFORMANCES
D’UNE FIBRE OPTIQUE DOPEE
A L’ERBIUM
Soutenu le : 10 /06 /2009
Examiné Par le Jury :
Président : F.MANSOUR Professeur Université Mentouri de Constantine
Rapporteur : M.REMRAM Professeur Université Mentouri de Constantine
Examinateur : T.BOUCHEMAT Professeur Université Mentouri de Constantine
Examinateur : A.CHAABI Professeur Université Mentouri de Constantine
Année 2008/2009

Remerciements
Après la finition de ce travail je tiens à présenter mes sincères remerciements à ALLAH qui
m'a donné la force et la volonté à fin de réaliser ce mémoire.
Je tiens à remercier profondément mon encadreur : le professeur MOHAMED REMRAM
pour la confiance qu’il m’a accordée, ses encouragements, et ses précieux conseils.
Je suis honoré que madame FARIDA MANSOUR professeur à l’université Mentouri de
Constantine de ait accepté de présider mon jury.
Je tiens à remercier Madame THOURAIA BOUCHEMAT et Monsieur A.HAFID CHAABI
professeurs à l’université Mentouri de Constantine, d’avoir examiné mon travail.
Je tiens à exprimer mes vifs remerciements à tous les amis que j'ai côtoyé pendant mon
cursus sans oublier l'ensemble des enseignants ayant contribué de près ou de loin à ma
formation ainsi que tous les membres du laboratoire LEMEAMED pour leur sympathie, pour
l'ambiance qu'ils mettaient au labo, pour leur soutien et pour toutes les discussions fructueuses
qui ont enrichi ce travail.
Merci encore une fois

Sommaire
Chapitre I : Etude de la structure d’une fibre optique conventionnelle
I Introduction……………….……………………………………………...……….……..….(3)
I-1-L’histoire de la fibre optique ………….………………………...….…………..……..…(3)
II Fabrication d’une fibre optique…...…………………………….…..………..……..……. (4)
II 1 Fabrication de la préforme par la méthode CVD (dépôt chimique en phase vapeur).. (4)
III Structure d’une fibre optique …...………....……….…………………….…...………... (7)
III 1-Lois de descartes et la réflexion interne totale...………………………….…....……(9)
IV Types de fibres optiques……………………………………..……………...…………..(10)
IV-1- Fibres monomodes.…………...……...……...…………….…..………..………..(10)
IV-2 La Fibre multi mode …………….…………………...……...…….….….....…….(11)
IV-2-1 Fibres à saut d'indice……..………………...………….…….…..…...……..(11)
IV-2-2 Fibres à gradient d'indice…...……….……...………….…………....………(13)
V L’atténuation ………. ……………………………..……………...………..…...………..(13)
VI Le Multiplexage en longueurs d’onde (WDM) …..………............................................. (16)
VII Les applications et les avantages de la fibre optique………...…………...…………….(18)
VIII Conclusion…….……………….………………………………...……….….………..(19)

Chapitre II : Principe de l’amplification par fibre optique dopée à
l’Erbium
I Introduction…………………………………………...……………......…………….……(20)
II Principes Physiques……………….……………………………………………………..(20)
II 1 Les transitions électroniques …………...……...……………………(20)
II 2 Les transitions radiatives………………...………………...….….………..(21)
II 2.1 L’Absorption…………………………..........…….…..….......……….…(21)
II 2.2 L’émission…………………………………….…..………………(22)
II 2.2.1 Emission Spontanée…………………….…...……………(22)
II 2.2.2 Emission Stimulée……...………...……....………………(23)
II.3 Les transitions non radiatives…..…......…...………………...………….…(24)
II.3.1 Les transferts d'énergie……………………...…....………….….……..(26)
III l’ion Erbium……..………………………….………………………..……….…………(29)
III.1 La luminescence Erbium ………………………..………….……....…...……………(29)
III.2 Largeur des transitions optiques………………..……….…..…..……………………(32)
IV Principes de l’amplification optique………....….....…………….……………...………(34)
IV 1 Les différentes bandes d’amplification………........………...……...………(34)

V Amplificateur Optique……………..……………………………......……..………..……(35)
V.1 Principe d’un système à trois niveaux…..….………...………………...….( 35)
VI Conclusion ………………………………………………….……...….……….………(36)
Chapitre III : Modélisation d’une fibre optique dopée Erbium
I Introduction ……………………………..………………….….…....………...…………. (37)
II Descriptif du model ……………………………………………….…………….……………..……….(37)
II 1 Propriétés de l’Erbium dans une EDFA ………………………………………….……(38)
II 2 Pompage optique des EDFA …………………………………...……………………..(39)
III La Modélisation de l’amplification optique
…….………………..…………...….……..……..(41)
IV Résultats et interprétations ……...……….………………………………...…….….…..(44)
IV.1 la Variation des équations de populations des trois premiers niveaux énergétiques
N
1
, N
2
et N
3
en fonction du temps…………………..….………….………………..……..(45)
IV.2 la Variation des équations de populations des trois premiers niveaux énergétiques
N
1
, N
2
et N
3
en fonction de la puissance de la pompe (Pp)………………..……………….(50)
IV.3 La Variation du gain en fonction de la puissance de la pompe……........…………(54)
V Conclusion……………………………………..…………………………….…….….…(57)